Protocollo dintesa tra Ufficio Scolastico Regionale del Lazio e CNR Area della Ricerca di Roma II - Tor Vergata 2 Aprile 2003 - Introduzione sulle tecnologie.

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1 Protocollo dintesa tra Ufficio Scolastico Regionale del Lazio e CNR Area della Ricerca di Roma II - Tor Vergata 2 Aprile 2003 - Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete - Lo streaming, teoria ed applicazioni - I formati audio - I formati video Multimedialità su Internet: La rete delle reti come strumento avanzato per la mutimedilaità distribuita.. Gaetano.Chionchio@src.cnr.it Ministero dellIstruzione Università e Ricerca Piano Nazionale di Formazione degli Insegnanti sulle Tecnologie dellInformazione e della Comunicazione Tutor B

2 Multimedialità Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete Orgini 1897 Marconi inventa la radio 1897 Marconi inventa la radio 1929 nascita della TV primo vero esempio di video streaming 1929 nascita della TV primo vero esempio di video streaming 1996 sviluppo di una modalità di trasmissione in rete chiamata Data Streaming (flusso di daticontinuo). 1996 sviluppo di una modalità di trasmissione in rete chiamata Data Streaming (flusso di daticontinuo). Lutilizzo simultaneo di più mezzi espressivi: immagini, audio e video. Aprile 1929 Guglielmo Marconi Gennaio 1884 Paul Nipkow

3 Caratteristiche fondamentali Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete Caratteristiche Tipicamente delay sensitive Tipicamente delay sensitive Ma loss tolerant: losses occasionali causano piccoli glitches che possono essere cancellati Ma loss tolerant: losses occasionali causano piccoli glitches che possono essere cancellati Antitesi con i data (programmi e dati), che sono loss intolerant ma delay tolerant. Antitesi con i data (programmi e dati), che sono loss intolerant ma delay tolerant. Multimedia sono anche definiti continuous media Multimedia sono anche definiti continuous media

4 Classi di applicazione MultiMediali in rete Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete Tipologie Streaming stored audio and video Streaming stored audio and video Streaming live audio and video (unidirectional Realtime) Streaming live audio and video (unidirectional Realtime) Real-time interactive video Real-time interactive video

5 Streaming stored MM Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete Streaming stored I client richiedono i files audio/video da un server, li ricevono sulla rete e li mostrano su di un display I client richiedono i files audio/video da un server, li ricevono sulla rete e li mostrano su di un display Interattività: lutente può controllarne il display temporale (come in un VCR: pause, resume, fast forward, rewind, etc.) Interattività: lutente può controllarne il display temporale (come in un VCR: pause, resume, fast forward, rewind, etc.) Delay: dalla richiesta del client al display il ritardo è tipicamnte compreso tra 1 e 10 secondi Delay: dalla richiesta del client al display il ritardo è tipicamnte compreso tra 1 e 10 secondi

6 Streaming live MM Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete Unidirectional Real-Time La trasmissione delle informazioni MM è simile a quella della TV o della radio via etere. Il media trasmissivo è la rete. La trasmissione delle informazioni MM è simile a quella della TV o della radio via etere. Il media trasmissivo è la rete. Non permette interattività solo ascolto/visione Non permette interattività solo ascolto/visione

7 Interactive Real-Time Audio e video conferenza Audio e video conferenza Requisiti sul delay piu stringenti che nello Streaming live o stored a causa della natura real-time Requisiti sul delay piu stringenti che nello Streaming live o stored a causa della natura real-time Video: ritardo accettabile < 150 msec Video: ritardo accettabile < 150 msec Audio: ritardo accettabile < 400 msec Audio: ritardo accettabile < 400 msec Bidirectional Real-Time Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete

8 Streaming Streaming Per streaming si intende un flusso di dati continuo. La tecnologia dello streaming consente agli utenti connessi ad internet la visione di un flusso audio video codificato secondo determinati standard, che prevedono la sua codifica e compressione. Ciò può avvenire in tempo reale e senza lunghi tempi d'attesa in quanto non è richiesto il download completo del file multimediale; infatti la riproduzione inizia dopo pochi secondi di "bufferizzazione". Architettura: Sorgente di segnale Audio-Video Sorgente di segnale Audio-Video Encoder: acquisizione e codifica Encoder: acquisizione e codifica Stream server: pubblicazione,archivio,distribuzione Stream server: pubblicazione,archivio,distribuzione Il Client: browser, applicazioni ad hoc Il Client: browser, applicazioni ad hoc

9 Accesso ai contenuti MM Accesso a contenuti multimediali via FTP/HTTP: i dati audio/video vengono mostrati alla fine del processo di download i dati audio/video vengono mostrati alla fine del processo di download Esempio: File.mp4, 352x288 pixel, 30fps, 800 kb/s, 2 ore (700 MByte in tutto) Con link ADSL a 800 kb/s ==> tempo di scaricamento 2 ore..... poi playback Streaming Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete Accesso a contenuti multimediali via STREAMING: i dati audio/video vengono mostrati non appena arrivano. i dati audio/video vengono mostrati non appena arrivano. Esempio: File.mp4, 352x288 pixel, 30fps, 800 kb/s, 2 ore (700 MByte in tutto) Con link ADSL a 800 kb/s ==> tempo di bufferizzazione 10 secondi, poi playback immediato.

10 Implementazioni commerciali Sono caratterizzate da: Facilità di utilizzo Architettura chiusa Nessuna (o limitata) interoperabilità Streaming Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete AppleMicrosoft RealNetwork

11 Implementazioni OpenSource Sono caratterizzate da: Nessun costo di implementazione Nessun costo di implementazione Architettura aperta Architettura aperta Interoperabilità garantita da standard IETF: Interoperabilità garantita da standard IETF: RTSP (real-time stream protocol) RTSP (real-time stream protocol) RTP (real-time protocol) RTP (real-time protocol) RTCP (real-time control protocol) RTCP (real-time control protocol) SDP (stream description protocol) SDP (stream description protocol) RSVP (resource reservation protocol) RSVP (resource reservation protocol) SMIL (Synchronized Multimedia Integration SMIL (Synchronized Multimedia IntegrationLanguage) Streaming Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete

12 Standard Video Conferenza Streaming Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete ITU-T H.320 ISDN ISDN reti leased (dedicate) reti leased (dedicate) ITU-T H.323 reti IP reti IP ITU-T H.281 Controllo telecamera remota Controllo telecamera remota compatbile con lH.320 compatbile con lH.320 ITU-T H.282 Controllo telecamera remota Controllo telecamera remota compatbile con lH.323 compatbile con lH.323

13 Formati grafici Formati Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete BMP bitmap bitmap nessuna compressione nessuna compressione TIFF tagged image file format tagged image file format capacità simili al BMP capacità simili al BMP usa metodi di compressione usa metodi di compressione PNG versione opensource del gif versione opensource del gif portable network graphics portable network graphics 24 bit (16Mcolori) 24 bit (16Mcolori) possibile trapsarenza possibile trapsarenza GIF CompuServe CompuServe compressione LZW compressione LZW solo 8 bit (256 colori) solo 8 bit (256 colori) possibile animazioni e trapsarenza possibile animazioni e trapsarenza JPEG Joint Photographic Expert Group Joint Photographic Expert Group Standard nel 1992. Standard nel 1992. lossy compression algorithm lossy compression algorithm

14 Formati Audio Encoding (voce) Formati Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete ITU-T G.711 Pulse Code Modulation Pulse Code Modulation Banda:300-3400Hz Banda:300-3400Hz 8 kHz sample rate 8 kHz sample rate 8 bits per sample 8 bits per sample Bit Rate: 56/64Kb/s Bit Rate: 56/64Kb/s ITU-T G.722 Sub Band - Adaptive Differential Pulse Code Modulation Sub Band - Adaptive Differential Pulse Code Modulation Banda: 50-7000Hz Banda: 50-7000Hz Bit Rate: 48/56/64Kb/s Bit Rate: 48/56/64Kb/s ITU-T G.729 Complementary Symmetry-Algebraic Code Excited Linear Prediction Complementary Symmetry-Algebraic Code Excited Linear Prediction Banda:300-3400Hz Banda:300-3400Hz Bit Rate: 8Kb/s Bit Rate: 8Kb/s ITU-T G.723.1 Multi-Pulse Maximum Likelihood Quantization Multi-Pulse Maximum Likelihood Quantization Banda:300-3400Hz Banda:300-3400Hz Bit Rate: 5.3/6.3Kb/s Bit Rate: 5.3/6.3Kb/s ITU-T G.726 Adaptive Differential Pulse Code Modulation Adaptive Differential Pulse Code Modulation Banda:300-3400Hz Banda:300-3400Hz Bit Rate: 8Kb/s Bit Rate: 8Kb/s GSM Regular Pulse Exitation - Long Term Prediction) Regular Pulse Exitation - Long Term Prediction) Banda:300-3400Hz Banda:300-3400Hz 13Kb/s 13Kb/s ITU-T G.728 Low Delay-Code Excited Linear Prediction Low Delay-Code Excited Linear Prediction Banda:300-3400Hz Banda:300-3400Hz Bit Rate: 16Kb/s Bit Rate: 16Kb/s

15 Formati Audio Encoding Formati Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete MIDI Musical Instrument Digital Interface Musical Instrument Digital Interface contengono istruzioni che comunicano alla scheda audio di modulare la frequenza in modo da produrre una particolare nota che abbia una timbrica simile a quella dello strumento in questione e che duri una certa quantità di tempo. contengono istruzioni che comunicano alla scheda audio di modulare la frequenza in modo da produrre una particolare nota che abbia una timbrica simile a quella dello strumento in questione e che duri una certa quantità di tempo. Wave variante MS dellAIFF (Apple) variante MS dellAIFF (Apple) nessuna compressione nessuna compressione max qualità max qualità poco efficiente poco efficiente estensioni:.wav estensioni:.wav AIFF Audio Interchange File Format Audio Interchange File Format nessuna compressione nessuna compressione max qualità max qualità poco efficiente poco efficiente estensioni:.aif ief, estensioni:.aif ief, MOD, XM, IT,S3M varianti del MIDI varianti del MIDI contegono campioni degli strumenti originari contegono campioni degli strumenti originari MP3 Mpeg Layer 3 Mpeg Layer 3 fattore di compressione tipico 12:1 fattore di compressione tipico 12:1 compressione Psicoacustica compressione Psicoacustica estensioni:.mp3 estensioni:.mp3AC3 Dolby AC-3 Audio Coding rev. 3 Dolby AC-3 Audio Coding rev. 3 Home theatre 5+1 canali audio Home theatre 5+1 canali audio sinonimi: surround sound, 3D sound. sinonimi: surround sound, 3D sound. AAC Advanced Audio Coding Advanced Audio Coding Mpeg Layer 2 Mpeg Layer 2

16 Formati Video Encoding Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete ITU-T H.261/263 n x 64Kb/s, 1< n <30 n x 64Kb/s, 1< n <30 ISDN ISDN Common Intermediate Format: Common Intermediate Format: (f)Cif (288 linee x 352 pixel) (f)Cif (288 linee x 352 pixel) QCIF (176 linne x 144 pixel) QCIF (176 linne x 144 pixel) 4CIF (704 linee x 576 pixel) 4CIF (704 linee x 576 pixel) AVI Audio Video Interleave Audio Video Interleave proprietario MS proprietario MS standar compressione: RLE, Indeo,Cinepak standar compressione: RLE, Indeo,Cinepak MPEG Motion Picture Expert Group Motion Picture Expert Group mpeg1 (qualità VHS) mpeg1 (qualità VHS) mpeg2 (qualità DVD) mpeg2 (qualità DVD) Evoluzioni: mpeg4 Evoluzioni: mpeg4 JPEG Joint Photographic Expert Group Joint Photographic Expert Group Standard nel 1992. Standard nel 1992. lossy compression algorithm lossy compression algorithm Divx basato su Meg4 basato su Meg4 indee: mpeg1,2, quicktime indee: mpeg1,2, quicktime Altissimi fattori di compression Altissimi fattori di compression QuickTime proprietario Apple proprietario Apple standar compressione: Cinepak, JPEG, and MPEG. standar compressione: Cinepak, JPEG, and MPEG. Formati

17 Formati streaming Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete ASF Il formato utilizzato da Microsoft per la distribuzione di filmati via streaming: A dvanced S treaming F ormat (ASF). Sviluppato appositamente dalla casa di Redmond per il Web sin dal 1995, è diventato uno dei principali formati di web streaming disponibili oggi sul mercato. Per poter utilizzare il formato Microsoft è necessario utilizzare un server specifico che supporti la distribuzione di file ASF e uno specifico lettore, il noto Windows Media Player che proprio in questi ultimi giorni è giunto alla versione 9. REAL Standard de facto RealNetworks ha integrato nella piattaforma di streaming anche una particolare tecnologia chiamata SureStream. In poche parole si tratta di una modalità che è in grado di adattare alla velocità del collegamento il flusso di dati in modo da renderlo scalabile anche in previsione di una calo di prestazione della connessione. QuickTime proprietario Apple proprietario Apple standar compressione: Cinepak, JPEG, and MPEG. standar compressione: Cinepak, JPEG, and MPEG. Formati

18 Piano Nazionale di Formazione degli Insegnanti sulle Tecnologie dellInformazione e della Comunicazione Multimedialità su Internet Docente: Gaetano Chionchio System & Network Administrator Assunto al CNR nel 1987 come progettista elettronico. Dal 1995 si occupa della gestione di sistemi informatici. Presso lArea di Ricerca di Roma 2 (Tor Vergata) e responsabile delle infrastrutture di rete, dei servizi di interoperabilità e dei progetti avanzati di Campus per il Software Scientifico e la Formazione Professionale. Riveste la funzione di consulente informatico per lEnte presso il consorzio Parades,lASI,lISPESL ed il MIUR. E membro del comitato scientifico per la formazione nella Commissione Informatica Reti Telematiche del CNR. Servizi Informatici di Campus Phone +39 06 4993 4039 Fax +39 06 4993 4013 GSM +39 335 6201134 Email Gaetano.Chionchio@src.cnr.it URL http://www.sic.rm.cnr.it/~gaetano Sezione di Roma 2 Tor Vergata